- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Содержание
- •Основные допущения при построении рабочих линий
- •Основные сечения колонны
- •Материальный баланс
- •Определение минимального флегмового числа
- •Определение оптимального флегмового числа
- •Первая итерация
- •Вторая итерация
- •Литература
- •Приложение Данные по парожидкостному равновесию [2, с. 783-785].
- •Определение оптимального флегмового числа
Материальный баланс
Система уравнений материального баланса ректификационной колонны:
Массовые расходы исходной смеси, дистиллята и кубовой жидкости:
;
;
.
Молярные массы компонентов [2, с.13]:
легколетучего (бензола) – .
высококипящего (толуола) – .
Мольная доля легколетучего компонента в исходной смеси:
.
Мольная доля легколетучего компонента в дистилляте:
.
Мольная доля легколетучего компонента в кубовой жидкости:
.
Молярные массы потоков:
исходной смеси
;
дистиллята
;
кубовой жидкости
.
Молярные расходы потоков:
исходной смеси: ;
дистиллята: ;
куб. жидкости: .
Таблица 1. Материальный баланс ректификационной колонны
Поток |
x |
ML | |||||
т/ч |
кг/с |
кмоль/с |
кмоль/ч |
масс. доли |
мол. доли |
кг/кмоль | |
Кубовая жидкость W |
11,78 |
3,271 |
0,03561 |
128,2 |
0,0170 |
0,0200 |
91,86 |
Исходная смесь F |
18,00 |
5,000 |
0,05768 |
207,6 |
0,3500 |
0,3884 |
86,69 |
Дистиллят D |
6,22 |
1,729 |
0,02207 |
79,4 |
0,9800 |
0,9830 |
78,35 |
Определение минимального флегмового числа
Данные по парожидкостному равновесию для системы бензол-толуол взяты из [2, с. 783-785] таблицы №1453, 1454, 1457, 1458 (давление 760 мм. рт. ст.).
Равновесный состав жидкости на тарелке питания в случае подачи в колонну исходной смеси, нагретой до температуры кипения (вертикальное положение линии питания), равен составу исходной смеси: .
Равновесный состав пара на тарелке питания определяется по линии равновесия (графически или линейной интерполяцией по табличным данным):
.
Минимальное флегмовое число: .
Определение оптимального флегмового числа
Определение оптимального флегмового числа производится методом итераций. Задаём начальное значение коэффициента избытка флегмы и итерационный шаг.
Оптимальным флегмовым числом считаем флегмовое число, соответствующее минимальному объёму ректификационной колонны. Поскольку высота колонны пропорциональна числу теоретических ступеней (тарелок) , а площадь сечения колонны пропорциональна флегмовому числу плюс единица, то объём колонны, равный произведению площади сечения на высоту, пропорционален произведению этих величин. Таким образом коэффициент оптимизации.
Первая итерация
Коэффициент избытка флегмы: .
Флегмовое число: .
Число теоретических ступеней (тарелок) находим по x-yдиаграмме, предварительно построив рабочие линии, соответствующие флегмовому числу данной итерации:(см. Приложение, с.??).
Коэффициент оптимизации: .
Вторая итерация
Коэффициент избытка флегмы: .
Флегмовое число: .
Число теоретических ступеней: (см. Приложение, с.??).
Коэффициент оптимизации: .
Таблица 3. Определение оптимального флегмового числа
№ итерации |
Коэф. избытка флегмы β |
Флегмовое число R |
Число теор. ступеней NТТ |
Коэф. опти-мизации k |
1 |
1,20 |
2,111 |
19,9 |
61,9 |
2 |
1,25 |
2,199 |
18,8 |
60,1 |
3 |
1,30 |
2,287 |
18,0 |
59,3 |
4 |
1,35 |
2,375 |
17,4 |
58,7 |
5 |
1,40 |
2,463 |
16,8 |
58,1 |
6 |
1,45 |
2,551 |
16,4 |
58,1 |
7 |
1,50 |
2,639 |
16,0 |
58,2 |
8 |
1,55 |
2,726 |
15,7 |
58,5 |
9 |
1,60 |
2,814 |
15,4 |
58,6 |
10 |
1,65 |
2,902 |
15,0 |
58,7 |
11 |
1,70 |
2,990 |
14,7 |
58,7 |
Рис. 6. Определение минимума коэффициента оптимизации k=NTT·(R+1)